KR20120043658A - Piping system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 석유 화학 플랜트 (petrochemical plant) 또는 발전 플랜트 (power plant) 의 장비에 연결되는 파이핑 시스템에 관한 것이다. 장비는 파이프 구성물로부터 가해지는 하중의 허용치가 작은, 유동 접촉 분해기 (FCC, fluidized catalytic cracker) 의 팽창기 또는 고온 리액터 (high-temperature reactor) 등과 같은 로터리 머신 (rotary machine) 이다.The present invention relates to a piping system connected to the equipment of a petrochemical plant or a power plant. The equipment is a rotary machine, such as an expander of a fluidized catalytic cracker (FCC) or a high-temperature reactor, with a small allowable load on the pipe component.
FCC 의 팽창기가 정밀 회전 메커니즘을 갖기 때문에, 어떤 과도한 힘 또는 모멘트가 이런 유형의 장비에 가해지는 것을 방지해야 한다. 그러므로, 이런 장비에 설치된 장비 노즐 내에 연결되는 금속 파이핑 시스템에서, 노즐에 걸리는 하중을 경감시키기 위한 조치가 취해진다.Since the inflator of the FCC has a precision rotation mechanism, any excessive force or moment must be prevented from being applied to this type of equipment. Therefore, in the metal piping system connected in the equipment nozzle installed in such equipment, measures are taken to reduce the load on the nozzle.
종래에 취해지는 조치의 하나는 시설이 운영되는 동안 파이프의 열팽창과 장비 노즐의 열적 이동에 의해 발생된 이동을 흡수하기 위해 파이핑 시스템에 설치된 여러개의 매듭형 신축 조인트 (tied expansion joint) 를 설치하는 것이다. 신축 조인트로서, 벨로우즈 (JIS B 2352 참조) 를 포함한 벨로우즈형 신축 초인트가 일반적으로 알려져 있다. JIS B 2352 의 표 1 은 여러 유형의 벨로우즈형 신축 조인트를 나타낸다. 파이프를 서로 연결하기 위해 이들 파이프 사이에 가장 간단한 비매듭형 (simplest untied) 벨로우즈형 신축 조인트를 적용하는 것은 트위스트 (twist) 를 제외한 임의의 평면의 파이프의 축선 이동, 축선-수직 이동 그리고 각 (angular) 이동을 흡수하는 것을 가능하게 한다. 결과적으로, 파이프의 구부림에 기인한 큰 힘을 벨로우즈의 구부림에 기인한 작은 힘으로 변환함에 의해 노즐에 걸리는 하중이 경감될 수 있다.One conventional measure is to install several tiered expansion joints installed in the piping system to absorb the movement caused by the thermal expansion of the pipes and the thermal movement of the equipment nozzles during the operation of the facility. . As the expansion joints, bellows expansion expansion joints including bellows (see JIS B 2352) are generally known. Table 1 of JIS B 2352 shows several types of bellows type expansion joints. Applying the simplest untied bellows-stretch joint between these pipes to connect the pipes together is axial movement, axis-vertical movement and angular of any plane pipe except twist. ) Makes it possible to absorb the movement. As a result, the load on the nozzle can be reduced by converting a large force due to the bending of the pipe into a small force due to the bending of the bellows.
그러나, 이러한 유형의 조인트에서, 파이프를 서로 분리시키는 방향 (또는 서로 끌어당기는 방향) 으로 벨로우즈 내 내부 압력에 의해 생성된 힘 (이후, 내부 압력 추력) 이 장비 노즐에 가해진다. 이것이 파이프 구경 (bore) 또는 내부 압력이 커질 때 간단한 비매듭형 벨로우즈형 신축 조인트를 적용하는 것을 어렵게 한다. 이런 경우에, 내부 압력 추력을 벨로우즈 외부로 전달하지 않도록 벨로우즈의 축선 연장을 제한하는 메커니즘을 포함하는, 매듭형 벨로우즈형 신축 조인트가 사용된다. 잘 알려진 유형의 매듭형 벨로우즈형 신축 조인트는 벨로우즈를 통해 연결된 파이프 단부에서 힌지를 사용하는 것에 의해 한쪽 평면에서 각 이동만 흡수하는 힌지형 (hinge type) 신축 조인트, 한쪽 평면에서 각 이동 뿐만 아니라 임의의 평면에서 각 이동도 흡수하는 짐발형 (gimbal type) 신축 조인트, 및 임의의 평면에서 축선-수직 이동을 흡수하는 유니버셜 (universal) 신축 조인트를 포함한다 (JP10-141565A 참조).However, in this type of joint, the force generated by the internal pressure in the bellows (hereafter the internal pressure thrust) is applied to the equipment nozzle in the direction of separating the pipes from each other (or in the direction of pulling each other). This makes it difficult to apply a simple non-knotted bellows expansion joint when the pipe bore or internal pressure is increased. In this case, a knotted bellows-type telescopic joint is used, which includes a mechanism for limiting the axial extension of the bellows so as not to transmit internal pressure thrust outside the bellows. A well-known type of knotted bellows expansion joint is a hinge type expansion joint that absorbs only angular movement in one plane by using a hinge at the pipe end connected through the bellows, any movement as well as angular movement in one plane. Gimbal type telescopic joints that also absorb angular movement in the plane, and universal telescopic joints that absorb axial-vertical movement in any plane (see JP10-141565A).
각각의 파이핑 부재의 열팽창에 기인해 파이핑 시스템이 수직으로 이동하면, 이어지는 수직 움직임 (vertical movement) 과 함께 파이핑 무게를 지지하기 위해 특별한 파이프 지지 장치가 필요하다. 이 목적으로, 파이핑 시스템은 움직임에 의한 하중 변화를 경감시키는 메커니즘을 갖는 다양한 스프링 행거 또는 일정한 스프링 행거와 같은 스프링 행거 지지부의 사용에 의해 리프팅 상태로 설치된다.As the piping system moves vertically due to the thermal expansion of each piping member, a special pipe support device is needed to support the piping weight with subsequent vertical movement. For this purpose, the piping system is installed in the lifting state by the use of various spring hangers or constant spring hangers with mechanisms for alleviating load changes due to movement.
벨로우즈형 신축 조인트 외부로 내부 압력 추력의 전달 없이 축선 이동을 흡수하기 위한 벨로우즈형 신축 조인트 사용법으로서, 평형 유지 상태에서 축선 이동을 허용하도록 배치된 타이로드과 내부 압력 추력을 상쇄하기 위한 벨로우즈를 추가적으로 포함하는 압력 밸런스형의 벨로우즈형 신축 조인트가 사용된다 (JP10-141565A 의 도 8 또는 US 특허 No. 4265472 의 도면 참조).A bellows type telescopic joint usage for absorbing axial movement without transmission of internal pressure thrust outside the bellows type telescopic joint, further comprising a tie rod disposed to allow axial movement in equilibrium and a bellows to offset internal pressure thrust. A pressure balanced bellows type expansion joint is used (see FIG. 8 of JP10-141565A or the drawing of US Patent No. 4265472).
상기 기술된 대로, 여러 개의 매듭형 벨로우즈형 신축 조인트를 포함하는 종래의 파이핑 시스템에서, 장비 노즐에 가해지는 하중이 경감될 수 있다. 그러나, 이 하중 경감 조치가 최근 플랜트 대용량화 경향 때문에 불충분해지고 있다.As described above, in conventional piping systems that include several knotted bellows-stretched joints, the load on the equipment nozzle can be reduced. However, this load mitigation measure is becoming insufficient due to the recent trend of large capacity of the plant.
플랜트가 커짐에 따라 파이프 구경이 증가할 때, 벨로우즈에 가해지는 내부 압력 추력이 더 커지고, 벨로우즈 자체의 스프링 상수가 증가한다. 또한 파이프가 더 길어지고, 그러므로 흡수되는 이동도 커진다. 힌지나 짐발같은 슬라이딩 부위에서의 마찰력이 증가하고, 장비 노즐에 가해지는 하중의 증가를 유발한다. 스프링 행거 지지부 또한 슬라이딩 부위와 스프링 자체에 마찰을 갖고, 움직임 동안 반작용력이 생성된다. 이 힘은 초기 움직임 하중 (load of initial movement) 으로 불리고, 지지 하중의 대략 5% 가 된다. 그러므로, 장비 노즐에 대한 스프링 행거 지지부에서의 힘의 영향은 더이상 무시할 수 없다. 예를 들어, Ø3,500 밀리미터의 직경과 135 밀리미터의 두께를 갖는 스테인리스 강 파이프의 경우, 파이프 무게가 미터당 11 톤이다. 장비 노즐에 14 미터의 파이프가 스프링 행거 지지부에 의해 지지될 때, 파이프 총 무게는 150 톤이고 초기 움직임 하중은 약 7.5 톤에 달한다. 결과적으로, 이 하중이 현저해져서, 장비 노즐의 하중 허용치를 초과하게 된다.As the pipe size increases as the plant grows, the internal pressure thrust on the bellows is greater, and the spring constant of the bellows itself increases. In addition, the pipes are longer, and therefore the movements absorbed are also greater. Friction forces on sliding parts such as hinges and gimbals increase and cause an increase in the load on the machine nozzle. The spring hanger support also frictions the sliding portion and the spring itself, and reaction forces are generated during the movement. This force is called the load of initial movement and is approximately 5% of the supporting load. Therefore, the influence of the force on the spring hanger support on the equipment nozzle can no longer be ignored. For example, for a stainless steel pipe with a diameter of Ø3,500 millimeters and a thickness of 135 millimeters, the pipe weight is 11 tonnes per meter. When a 14 meter pipe is supported by the spring hanger support on the equipment nozzle, the total pipe weight is 150 tons and the initial moving load reaches about 7.5 tons. As a result, this load becomes remarkable, exceeding the load tolerance of the equipment nozzle.
내부 압력 추력, 스프링 반작용력, 그리고 파이핑 시스템의 마찰력을 포함하는 다양한 하중, 그리고 장비 노즐에 대한 행거 지지부의 작동 저항이 가해지는 것을 방지하기 위해, 압력 밸런스형의 벨로우즈형 신축 조인트를 장비 노즐과 파이핑 부재 사이에 설치하고, 파이핑 시스템을 고정하기 위해 파이핑 부재의 벨로우즈에 가능한 가깝게 고정점 (앵커) 을 설정하는 방법이 개념적 기반에서 고려되어 왔다. 이 앵커는 파이핑을 견고하게 지지하는 것에 의해 앵커의 다른 쪽으로부터 장비 노즐측에 전달되는 어떤 파이핑 하중, 마찰 및 반작용력을 방지한다. 그러나, 종래의 기술에서, 이 방법은 다음의 이유로 매우 어려웠다.Pressure balanced bellows-type telescopic joints are fitted with machine nozzles to prevent various loads, including internal pressure thrust, spring reaction forces, and frictional forces of the piping system, and the operating resistance of the hanger support against the machine nozzles. It has been considered in the conceptual basis how to set a fixed point (anchor) as close as possible to the bellows of the piping member to install between the members and to fix the piping system. This anchor prevents any piping loads, friction and reaction forces transmitted from the other side of the anchor to the equipment nozzle side by firmly supporting the piping. However, in the prior art, this method was very difficult for the following reason.
이런 상황에서, 벨로우즈의 이동에 기인한 내부 압력 추력과 스프링 반작용력이 장비 노즐에 가해진다. 내부 압력 추력은 상기 기술된 압력 밸런스형의 벨로우즈형 신축 조인트를 사용하는 것에 의해 흡수될 수 있다. 그러나, 벨로우즈에 가까운 파이핑 부재가 고정될 때, 장비 노즐에서 모든 축선의 열팽창은 벨로우즈의 압축 이동에 의해 흡수되어야 한다. 압력 밸런스형의 벨로우즈형 신축 조인트가 사용될 때, 파이프 구경이 확대되어 단일 벨로우즈의 스프링 상수가 증가되고, 추가적인 압력 밸런스형 벨로우즈의 영향이 스프링 상수를 더 증가시킨다. 결과적으로, 스프링 반작용력이 증가하고, 장비 노즐에 걸리는 하중이 허용치를 초과하여 종래 기술의 범위에서 벨로우즈에 가까운 파이핑 부재내에 앵커를 설치하는 것을 비현실적으로 만든다. 그러므로, 새로운 기술로 압력 밸런스형 신축 조인트를 개발하는 것에 의해 벨로우즈에 가까운 파이핑 부재내에 앵커를 설치하는 방법을 달성하는 것이 시급히 필요하다. 이는 신축 조인트 시스템 내의 파이핑 조각에서 열적 이동에 의한 밸런스 벨로우즈의 스프링 반작용력과 메인 벨로우즈의 스프링 반작용력을 장비 노즐에서 이동에 의해 평형을 이루기 위함이다.In this situation, internal pressure thrust and spring reaction forces due to the movement of the bellows are applied to the machine nozzle. Internal pressure thrust can be absorbed by using the above described pressure balanced bellows type expansion joint. However, when the piping member close to the bellows is fixed, thermal expansion of all axes in the equipment nozzle must be absorbed by the compression movement of the bellows. When a pressure balanced bellows type expansion joint is used, the pipe diameter is enlarged to increase the spring constant of the single bellows, and the effect of the additional pressure balanced bellows further increases the spring constant. As a result, the spring reaction force increases and the load on the equipment nozzle exceeds the allowable value, making it impractical to install the anchor in the piping member close to the bellows in the scope of the prior art. Therefore, it is urgently necessary to achieve a method of installing an anchor in a piping member close to the bellows by developing a pressure balanced expansion joint with a new technique. This is to balance the spring reaction force of the balance bellows and the spring reaction force of the main bellows by thermal movement in the piping piece in the expansion joint system by moving in the machine nozzle.
본 발명은 배경 기술의 과제의 관점에서 개발되어 왔고, 본 발명의 목적은 플랜트 용량 증가의 최근 경향에 의해 파이프 구경이 확대되어도 신뢰도를 가지고 장비 노즐에 가해지는 하중을 경감시킬 수 있는 파이핑 시스템을 제공하는 것이다.The present invention has been developed in view of the problems of the background art, and an object of the present invention is to provide a piping system capable of reducing the load on the equipment nozzle with reliability even when the pipe diameter is enlarged due to the recent trend of increasing the plant capacity. It is.
본 발명의 양태에 따라, 파이핑 시스템은, 장비의 장비 노즐 내에 연결된 벨로우즈형 신축 조인트; 메인 파이프; 장비로부터 연장하는 장비 노즐에 연결되고, 제 1 벨로우즈를 통해 메인 파이프의 한쪽 단부에 연결된 제 1 파이프 부재; 한쪽 단부가 메인 파이프의 측면 부분에 연결된 제 2 파이프 부재; 제 2 벨로우즈를 통해 제 2 파이프 부재의 다른 쪽 단부에 연결된 제 3 파이프 부재; 제 1 파이프 부재의 외부 주위에 고정된 제 1 타이로드 지지 부재 (플랜지); 제 3 파이프 부재의 외부 주위에 고정된 제 2 타이로드 지지 부재 (플랜지); 제 1 타이로드 지지 부재와 제 2 타이로드 지지 부재 사이의 고정된 거리를 유지하는 타이로드; 및 제 1 벨로우즈 근처의 메인 파이프 부위를 고정점으로 설정하기 위해 배치된 앵커를 포함한다.According to an aspect of the present invention, a piping system comprises: a bellows type telescopic joint connected within an equipment nozzle of the equipment; Main pipe; A first pipe member connected to an equipment nozzle extending from the equipment and connected to one end of the main pipe through a first bellows; A second pipe member, one end of which is connected to the side portion of the main pipe; A third pipe member connected to the other end of the second pipe member through a second bellows; A first tie rod support member (flange) fixed around the outside of the first pipe member; A second tie rod support member (flange) fixed around the outside of the third pipe member; A tie rod for maintaining a fixed distance between the first tie rod support member and the second tie rod support member; And an anchor disposed to set the main pipe portion near the first bellows as a fixed point.
이 경우에, 제 1 타이로드 지지 부재와 제 2 타이로드 지지 부재 사이의 파이프 부재의 길이가 결정되어, 장비 노즐, 제 1 파이프 부재, 및 장비 노즐에 앵커보다 가까운 메인 파이프의 파이프 부재에서의 열적 이동 때문에 제 1 벨로우즈가 수축하고, 제 2 벨로우즈가 수축하여, 제 1 및 제 2 타이로드 지지 부재 사이의 모든 파이프 부재의 열팽창에 의해 제 1 벨로우즈와 동일하게 이동 (수축량) 된다.In this case, the length of the pipe member between the first tie rod support member and the second tie rod support member is determined to be thermal in the pipe nozzle of the main pipe closer to the equipment nozzle, the first pipe member, and the equipment nozzle than the anchor. Due to the movement, the first bellows contracts, the second bellows contracts, and moves (shrinkage amount) in the same manner as the first bellows by thermal expansion of all pipe members between the first and second tie rod support members.
이 구성은 압력 밸런스형의 벨로우즈형 신축 조인트 구조를 사용한다. 그러므로, 내부 압력에 의해 생성된 내부 압력 추력은 제 1 벨로우즈와 제 2 벨로우즈에 의해 평형을 이룰 수 있다. 제 1 타이로드 지지 부재와 제 2 타이로드 지지 부재 사이의 각각의 파이핑 부재의 길이가 조절되고, 양쪽 벨로우즈가 장비 노즐과 모든 파이핑 부재의 열팽창에 대해 수축 이동이 항상 동일하게 설정된다. 결과적으로, 벨로우즈의 스프링 반작용력이 상쇄된다.This configuration uses a pressure balanced bellows type expansion joint structure. Therefore, the internal pressure thrust generated by the internal pressure can be balanced by the first bellows and the second bellows. The length of each piping member between the first tie rod support member and the second tie rod support member is adjusted, and both bellows are always set to have the same shrinkage movement with respect to the thermal expansion of the equipment nozzle and all the piping members. As a result, the spring reaction force of the bellows is canceled out.
그러므로, 본 발명에 따라, 장비 노즐보다 무겁고 내부 유체의 온도에 기인한 열팽창 (또는 열수축) 을 하는 파이프가 연결된 파이핑 시스템에서, 장비에 걸리는 하중이 경감될 수 있다. 종래의 힌지형 신축 조인트, 짐발형 신축 조인트 및 유니버셜 신축 조인트가 사용되는 종래 설계 방법과 비교해서, 앵커 세트가 노즐에 가깝게 설치되기 때문에 파이핑 시스템에서 장비 노즐에 가해지는 마찰력 또는 작동 저항이 상당히 더 경감될 수 있다. 더군다나, 벨로우즈의 스프링 반작용력이 파이핑 시스템의 파이핑 부재의 열팽창에 의해 발생한 벨로우즈의 이동을 사용함에 의해 상쇄되고, 그러므로 종래의 압력 밸런스형 신축 조인트를 사용하는 경우보다 장비 노즐에 걸리는 하중이 상당히 더 경감될 수 있다.Therefore, according to the present invention, in a piping system connected to a pipe that is heavier than the equipment nozzle and undergoes thermal expansion (or thermal contraction) due to the temperature of the internal fluid, the load on the equipment can be reduced. Compared to the conventional design method where conventional hinged telescopic joints, gimbal telescopic joints and universal telescopic joints are used, the anchor set is installed close to the nozzle, which significantly reduces the friction or operating resistance applied to the machine nozzle in the piping system. Can be. Furthermore, the spring reaction force of the bellows is canceled by using the bellows movement caused by the thermal expansion of the piping member of the piping system, thus significantly reducing the load on the machine nozzle than using conventional pressure balanced expansion joints. Can be.
상기 및 다른 목적, 특징, 그리고 본 발명의 장점은 본 발명의 예시를 도시하는 동반되는 도면을 참조하여 다음의 기술로부터 분명해질 것이다.These and other objects, features, and advantages of the present invention will become apparent from the following description with reference to the accompanying drawings, which illustrate examples of the present invention.
도 1 은 본 발명의 전형적인 실시예에 따른 파이핑 시스템을 개략적으로 나타내는 측면도이고;
도 2 는 본 발명의 다른 전형적인 실시예에 따른 파이핑 시스템을 나타내는 측면도이고; 및
도 3 은 본 발명의 또다른 전형적인 실시예에 따른 파이핑 시스템을 나타내는 측면도이다.1 is a side view schematically showing a piping system according to an exemplary embodiment of the present invention;
2 is a side view showing a piping system according to another exemplary embodiment of the present invention; And
3 is a side view illustrating a piping system according to another exemplary embodiment of the present invention.
본 발명에 따른 파이핑 시스템은 압력 밸런스법 (pressure balance method) 이 적용되는 벨로우즈형 신축 조인트 (bellows type expansion joint) 를 사용한다. 도 1 은 전형적인 실시예에 따른 파이핑 시스템을 개략적으로 나타내는 측면도이다. 나타낸 바와 같이, 파이핑 시스템의 하단부는 로터리 머신과 같은 장비 노즐에 연결되고, 파이핑 시스템은 장비 노즐에 작용하는 외부 힘 (파이프 자체 무게, 파이프의 열팽창, 벨로우즈의 스프링 반작용력 (spring reaction force), 내부 압력 추력, 다른 위치의 하중, 마찰력 또는 작동 저항) 을 경감시키기 위해 설계된 기구이다.The piping system according to the invention uses a bellows type expansion joint to which a pressure balance method is applied. 1 is a side view schematically illustrating a piping system according to an exemplary embodiment. As shown, the lower end of the piping system is connected to an equipment nozzle, such as a rotary machine, the piping system having an external force acting on the equipment nozzle (pipe self weight, thermal expansion of the pipe, spring reaction force of the bellows, internal Pressure thrust, load at different locations, frictional force or operating resistance).
도 1 은 수평 방향으로 연장하는 파이프가 장비 노즐 내에 연결되는 예시를 나타낸다. 도 1 에 따르면, 엘보 파이프 (곡선 파이프, 1) 는 주입 말단 (2) 과 배출 말단 (3) 을 갖는다. 엘보 파이프 (1) 의 배출 말단 (3) 은 수평 방향으로 연장하는 파이프에 연결된다. 엘보 파이프 (1) 의 주입 말단 (2) 은 벨로우즈 (4) 를 통해 직립형 파이프 (5) 에 연결된다. 직립형 파이프 (5) 는 장비 노즐 (6) 에 연결된다.1 shows an example in which a pipe extending in the horizontal direction is connected in the equipment nozzle. According to FIG. 1, the elbow pipe (curved pipe 1) has an
엘보 파이프 (1) 의 아크 부위의 표면에서, 직립형 파이프 (7) 는 엘보 파이프 (1) 의 직립형 파이프 부위와 연속이 되도록 용접된다. 직립형 파이프 (7) 는 엘보 파이프 (1) 의 내부와 연통한다. 직립형 파이프 (7) 와 엘보 파이프 (1) 는 직경이 동일하다. 직립형 파이프 (7) 의 온도를 엘보 파이프 (1) 의 온도와 동일하게 맞추기 위해, 연통 부위의 개구부는 바람직하게 크게 형성되고, 그렇게해서 어떤 온도를 갖는 유체가 직립형 파이프 (7) 내로 충분히 흐를 수 있다. 따라서, 엘보 파이프 (1) 의 엘보는 티 (tee) 로 교체될 수 있다. 직립형 파이프 (9) 는 벨로우즈 (4) 와 직경이 같은 벨로우즈 (8) 을 통해 엘보 파이프 (1) 맞은편의 직립형 파이프 (7) 의 단부에 연결된다. 직립형 파이프 (5, 9) 는 각각 타이로드 지지 플랜지 (10, 11) 를 포함한다. 두 개의 타이로드 지지 플랜지 (10, 11) 는 동일 간격과 동일 길이로 배열된 복수의 타이로드 (12) 에 의해 서로 연결된다. 플랜지는 본 전형적인 실시예에서 타이로드 지지 부재의 예시로 취해진다. 그러나, 타이로드 지지 부재는 플랜지에만 국한되지 않는다. 다른 지지 유닛도 적용될 수 있다.At the surface of the arc portion of the
벨로우즈 (4) 에 가까운 엘보 파이프 (1) 의 직립형 파이프 부위는 앵커 (13) 에 연결된다. 이 연결 부위는 어떤 외부 힘에도 움직이지 않는다 (즉, 고정점). 앵커 (13) 는 플레이트 소재로 만들어지고, 엘보 파이프 (1) 에 용접된다. 앵커 (13) 의 부착 부위는 장비 (14) 가 설치된 콘크리트 기반에 직접적으로 고정된 형강 구조 (shaped-steel structure) 에 고정된다. 장비 (14) 는 어떤 외부 힘에도 움직이지 않도록 고정된다. 장비의 고정점 (fixed point, 15) 과 파이핑 시스템의 앵커 (고정점, 13) 는 각각 장비 노즐과 파이핑 시스템의 열팽창의 기준점 (base point) 이다. 그러나, 기준점이 장비 (14) 의 설치 표면에 수직인 직선에 있는 동안에는, 이 기준점이 도 1 에 나타낸 장비 노즐 (6) 의 중앙선에 꼭 있을 필요는 없다.The upright pipe portion of the
상기 기술된 대로, 벨로우즈 (4) 는 장비 노즐 (6) 과 장비 노즐 (6) 에 연결된 엘보 파이프 (1) 사이에 배치되고, 제조시 벨로우즈 (4) 에 가능한 가까이에 있는 엘보 파이프 (1) 부위는 앵커 (13) 의 사용에 의해 고정점으로 설정된다. 그러므로, 벨로우즈 (4) 의 수축 (즉, 스프링 반작용력) 이 가능한 많이 경감되면서 파이핑 시스템의 외부 힘이 장비에 직접적으로 작용하는 것이 방지된다. 제조시 벨로우즈 (4) 에 가능한 가까이에 있는 부위는, 예를 들어 열적 영향 또는 설치시 다른 제한을 고려하여 벨로우즈 (4) 와 엘보 파이프 (1) 의 연결 말단 (용접선) 으로부터 제조 파이프의 두께보다 4 ~ 5 배 더 큰 거리로부터 적당하게 결정될 수 있다.As described above, the
파이핑 시스템에서, 축선의 내부 압력 추력 (axial internal-pressure thrust) 이 엘보 파이프 (1) 를 통과하는 유체의 압력 (파이프 내부 압력) 때문에 벨로우즈 (4) 의 양쪽 단부에 가해진다. 벨로우즈 (4) 와 벨로우즈 (8) 의 이동에 의해 생성된 스프링 반작용력은, 각각의 파이핑 부재가 열적으로 연장될 때, 장비 노즐 (6) 에 가해진다. 그러나, 내부 압력 추력이 벨로우즈 (4) 에 가해질 때, 내부 압력 추력은 또한 벨로우즈 (8) 에도 가해진다. 벨로우즈 (8) 의 상향 (upward) 내부 압력 추력이 직립형 파이프 (9) 에 전달되는 동안 벨로우즈 (4) 의 하향 (downward) 내부 압력 추력은 직립형 파이프 (5) 에 전달된다. 그러나, 직립형 파이프 (5, 9) 가 타이로드 (12) 에 의해 서로 연결되기 때문에 양 쪽 내부 압력 추력은 서로 상쇄된다. 그러므로, 벨로우즈의 내부 압력 추력은 장비 노즐 (6) 에 가해지지 않는다.In the piping system, an axial internal-pressure thrust is applied to both ends of the
쉬운 이해를 위해, 타이로드 지지 플랜지 (10) 의 상단부와 타이로드 지지 플랜지 (11) 의 하단부 사이의 열팽창에 따른 이동은 고려 대상이 아닌 것으로 간주된다. 그 다음에, 벨로우즈 (8) 가 동일한 양으로 연장하는 동안 벨로우즈 (4) 는 장비 노즐 (6) 의 열 움직임 (thermal movement) 에 대해 수축하고, 따라서 이러한 이동에 의해 생성된 벨로우즈의 스프링 반작용력은 장비 노즐 (6) 에 같은 방향으로 가해진다.For ease of understanding, the movement due to thermal expansion between the upper end of the tie
본 발명은 이동에 의해 생성된 벨로우즈 (4, 8) 의 스프링 반작용력을 상쇄시킴으로써 장비 노즐 (6) 에 하중이 가해지지 않도록 다음의 설계 접근 방식을 사용한다.The present invention uses the following design approach so that no load is applied to the
우선, 장비 노즐 (6) 로부터 앵커 (13) 까지의 열팽창이 조사된다. 장비 노즐 (6), 직립형 파이프 (5), 및 엘보 파이프 (1) 의 앵커 (13) 아래의 엘보 부분 (1) 의 부분 위의 부재의 열팽창에 관하여, 앵커 (13) 가 고정되었기 때문에, 벨로우즈 (4) 가 수축하고 모든 부재에 의한 열팽창을 흡수한다. 다음으로, 타이로드 지지 플랜지 (10, 11) 사이의 열팽창이 조사된다. 장비 노즐 (6) 의 열팽창에 의해 길이가 유지되는 동안 타이로드 지지 플랜지 (10, 11) 사이의 부재는 전체가 위로 움직인다. 타이로드 (12) 에 의해 이 부위 사이에 유지 (holding) 되었기 때문에, 벨로우즈 (4) 와 벨로우즈 (8) 는 수축하고 엘보 파이프 (1), 직립형 파이프 (7), 직립형 파이프 (5) 의 타이로드 지지 플랜지 (10) 로부터 엘보 파이프 (1) 에 가까운 부재, 및 직립형 파이프 (9) 의 타이로드 지지 플랜지 (11) 로부터 직립형 파이프 (7) 에 가까운 부재의 열팽창을 흡수한다.First, thermal expansion from the
벨로우즈 (4) 의 수축량은 엘보 파이프 (1) 의 앵커 (13) 의 존재에 기초하여 결정된다. 벨로우즈 (8) 의 수축량은 타이로드 지지 플랜지 (10, 11) 사이의 잔여 수축량에 의해 결정된다. 타이로드 플랜지 (10, 11) 사이의 거리 (LT0) 가 충분히 길어서, 타이로드 플랜지 사이의 열팽창에 의한 수축 방향에서 벨로우즈 (8) 의 이동이 장비 노즐 (6) 에서의 이동보다 또한 더 크다. 추가적으로 거리 (LT0) 가 열팽창의 엄밀한 계산에 의해 충분히 조절되면 벨로우즈 (4) 와 벨로우즈 (8) 에 의한 스프링 반작용력과 수축량이 동일해질 수 있고 그래서 벨로우즈 (4) 와 벨로우즈 (8) 에 의한 스프링 반작용력이 동일 (equalized) 해질 수 있다. 결과적으로, 장비 노즐 (6) 이 이동되더라도 벨로우즈의 스프링 반작용력은 장비 노즐 (6) 에 가해지지 않는다.The shrinkage amount of the
도 1 은 계산식에 사용되는 파라미터 (parameter) 를 나타내고, 파라미터는 본 전형적인 실시예에 따른 파이핑 시스템의 구성 (configuration) 에 추가된다. 설계 파라미터의 개요 (outline) 는 다음과 같다 :1 shows the parameters used in the formula, which are added to the configuration of the piping system according to the present exemplary embodiment. The outline of the design parameters is as follows:
D1 : 장비 노즐의 온도 변화에 기인한 이동량 [밀리미터] (장비 노즐 (6) 에서 보이는 타이로드 지지 플랜지 (10) 의 방향이 양 (plus) 이다)D1: Movement amount [mm] due to the temperature change of the equipment nozzle (the direction of the tie
L1 : 장비 노즐 (6) 과 직립형 파이프 (5) 의 연결 말단으로부터 장비 노즐 (6) 맞은편의 타이로드 지지 플랜지 (10) 의 단부까지의 부위의 길이 [밀리미터]L1: Length of the part from the connecting end of the
LT0 : 장비 노즐 (6) 맞은편의 타이로드 지지 플랜지 (10) 의 단부와 장비 노즐 (6) 맞은편의 타이로드 지지 플랜지 (11) 의 단부 사이의 타이로드 (12) 의 길이 [밀리미터]LT0: length of the
LT1 : 타이로드 지지 플랜지 (10) 의 장비 노즐 (6) 맞은편의 직립형 파이프 (5) 단부로부터 벨로우즈 (4) 와 직립형 파이프 (5) 의 연결 말단까지의 길이 [밀리미터]LT1: Length from end of
LB1 : 벨로우즈 (4) 의 축선의 길이 [밀리미터]LB1: Length of the axis of the bellows 4 [mm]
ΔLB1 : 벨로우즈 (4) 의 축선의 이동량 [밀리미터] (수축 방향은 양이다)ΔLB1: amount of movement of the axis of the bellows 4 [millimeter] (the direction of contraction is positive)
LT2 : 벨로우즈 (4) 와 엘보 파이프 (1) 의 연결 말단으로부터 고정점 (앵커 (13)) 까지의 엘보 파이프 (1) 부위의 길이 [밀리미터]LT2: Length of the
LT3 : 고정점 (앵커 (13)) 으로부터 직립형 파이프 (7) 와 벨로우즈 (8) 의 연결 말단까지의 파이프 부위의 길이 [밀리미터]LT3: Length of the pipe part from the fixed point (anchor 13) to the connecting end of the
LB2 : 벨로우즈 (8) 의 축선의 길이 [밀리미터]LB2: Length of the axis of the bellows 8 [mm]
ΔLB2 : 벨로우즈 (8) 의 축선의 이동량 [밀리미터] (수축 방향은 양이다)ΔLB2: amount of movement of the axis of the bellows 8 [mm] (the shrinkage direction is positive)
LT4 : 벨로우즈 (8) 와 직립형 파이프 (9) 의 연결 말단으로부터 장비 노즐 (6) 측의 타이로드 지지 플랜지 (11) 의 단부까지의 직립형 파이프 (9) 부위의 길이 [밀리미터]LT4: Length of the
α(t) : 상온이 t℃ 온도로 변할 때 파이핑 부재의 열팽창 계수 [-]α (t) : Coefficient of thermal expansion of piping member when ambient temperature changes to t ℃
k(B1, t) : 벨로우즈 (4) 의 t℃ 온도에서의 스프링 상수 [N/mm]k (B1, t) : spring constant at t ° C. temperature of bellows (N) [N / mm]
k(B2, t) : 벨로우즈 (8) 의 t℃ 온도에서의 스프링 상수 [N/mm]k (B2, t) : spring constant at t ° C. temperature of bellows (N) [N / mm]
파이핑 시스템의 설계에 사용되는 계산식은 다음과 같다.The formula used for the design of the piping system is as follows.
도 1 에서, 장비의 고정점 (앵커 (15)) 으로부터 고정점 (앵커 (13)) 까지의 열팽창이 계산된다. 장비 노즐로부터 앵커 (13) 의 고정점까지의 파이프 부위의 열팽창에 기인한 이동량을 장비의 고정점 (앵커 (15)) 에서의 장비 노즐 (6) 의 열팽창에 더함으로써 벨로우즈 (4) 의 이동량 (수축) ΔLB1 이 계산된다. 그러므로, 다음의 수학식 1 이 성립된다.In Fig. 1, the thermal expansion from the fixed point (anchor 15) of the equipment to the fixed point (anchor 13) is calculated. The amount of movement of the
수학식 1 에서, 온도 분포가 균일하고 파이핑 시스템에서 소재는 유사하다고 가정하면, 각각의 파이프 부위의 열팽창에 기인한 이동이 같은 온도에서의 열팽창 계수 α(t) 에 의해 계산된다. 그러나, 온도와 소재가 한쪽 파이프 부위에서 다른쪽 파이프 부위로 서로 다를 때, 계산하기 위해서 열팽창 계수는 각각의 파이프 부위에 대해 변경되어야 한다.In
도 1 에서, 타이로드의 온도가 변하지 않는다고 간주할 때, 장비 노즐 (6) 맞은편의 타이로드 지지 플랜지 (10) 의 단부와 장비 노즐 (6) 측의 타이로드 지지 플랜지 (11) 의 단부 사이의 타이로드 (12) 의 길이 LT0 는 다른 파이프 부위의 온도 변화와 상관없이 고정된다. 그 사이의 모든 파이프 부위의 열팽창에 기인한 이동의 합이 벨로우즈 (4) 와 벨로우즈 (8) 의 이동의 합 (수축량) 에 맞춰 동일하다. 그러므로 다음의 수학식 2 가 성립된다.In FIG. 1, when it is assumed that the temperature of the tie rod does not change, between the end of the tie
벨로우즈 (4) 와 벨로우즈 (8) 의 스프링 상수가 온도 분포 조건때문에 동일하다고 가정하면, 벨로우즈가 동일하게 이동했을 때 양쪽 벨로우즈의 스프링 반작용력이 같을 수 있다. 벨로우즈 (4) 와 벨로우즈 (8) 의 수축 이동이 장비 노즐 (6) 과 모든 파이프 부위의 열팽창에 기인한 이동과 항상 같을 때, 벨로우즈의 스프링 반작용력은 항상 서로 상쇄되고, 그러므로 장비 노즐 (6) 에 벨로우즈의 스프링 반작용력이 가해지는 것이 방지된다. 그러므로, 수학식 2 에서, 벨로우즈 (4, 8) 는 이동이 같고, ΔLB2 는 ΔLB1 으로 교체될 수 있다. 따라서, 다음의 수학식 3 이 성립될 수 있다.Assuming that the spring constants of the
상기 기술된대로, 타이로드 지지 플랜지 (10) 의 상단부와 타이로드 지지 플랜지 (11) 의 하단부 사이의 거리 LT0 는 압력 밸런스형의 종래의 벨로우즈형 신축 조인트보다 길다. 이는 수학식 2 에서, 좌변의 열팽창의 총 이동량이 크게 설정되고, ΔLB1 의 경우에서처럼 ΔLB2 값이 양 (즉, 수축) 이 된다. 수학식과 함께 이 간격의 길이를 맞추기 위해 도 1 의 LT3 의 크기를 조절하는 것이 적절하다.As described above, the distance LT0 between the upper end of the tie
LT3 을 계산하기 위한 수학식을 유도하기 위해 ΔLB1 이 수학식 1 및 수학식 3 에서 삭제될 때, 다음의 수학식 4 가 성립된다.When ΔLB1 is deleted from
도 1 에 나타낸 전형적인 실시예에 따른 파이핑 시스템에서, 수학식 4 에 의해 계산된 LT3 의 크기를 제공하는 것은, 온도 변화에 의해 발생한 장비 노즐 (6) 의 열팽창에 기인한 이동 D1 (오직 수직 방향으로) 에 대해 장비 노즐 (6) 의 움직임의 흡수와 이 경우의 벨로우즈 (4, 8) 의 스프링 반작용력의 상쇄를 가능하게 한다. 전형적인 실시예에 따른 파이핑 시스템은 압력 밸런스형의 벨로우즈형 신축 조인트 구조를 갖고, 따라서 내부 압력에 의해 생성된 내부 압력 추력 또한 상쇄될 수 있다. 결과적으로, 장비 노즐의 파이핑 시스템으로부터 가해지는 외부 힘이 가능한 많이 억제될 수 있다.In the piping system according to the exemplary embodiment shown in FIG. 1, providing the magnitude of LT3 calculated by equation (4) is due to the movement D1 (only in the vertical direction) due to thermal expansion of the
계산 예시는 다음과 같다.An example of calculation is as follows.
D1 = 50 [밀리미터]D1 = 50 [millimeters]
L1 = 500 [밀리미터]L1 = 500 [mm]
LT1 = LT2 = LT4 = 500 [밀리미터]LT1 = LT2 = LT4 = 500 [mm]
LB1 = LNB2 = 1,000 [밀리미터]LB1 = LNB2 = 1,000 [millimeters]
α(t) = 0.01392 [-] (파이프 소재가 스테인리스 강 304H 일 때, 그리고 온도가 약 20℃ 에서 약 750℃ 까지 변할 때)α (t) = 0.01392 [-] (when the pipe material is stainless steel 304H and when the temperature varies from about 20 ° C to about 750 ° C)
LT3 = 2?50/0.01392 + 2?500 + 500 + 500 - 500 = 8684 [밀리미터]LT3 = 2? 50 / 0.01392 + 2? 500 + 500 + 500-500 = 8684 [mm]
LT0 = 500 + 1000 + 500 + 8684 + 1000 + 500 = 12184 [밀리미터]LT0 = 500 + 1000 + 500 + 8684 + 1000 + 500 = 12184 [mm]
ΔLB1 = ΔLB2 = 50 + 0.01392?(500+500+500) = 71 [밀리미터]ΔLB1 = ΔLB2 = 50 + 0.01392? (500 + 500 + 500) = 71 [millimeters]
전형적인 실시예에 따른 파이핑 시스템에서, 엘보 파이프는 메인 파이프로 사용된다. 그러나, 그대신 티가 사용될 수 있다.In a piping system according to a typical embodiment, the elbow pipe is used as the main pipe. However, a tee can be used instead.
수학식 1, 2, 3 및 4 는 각각의 파이프 부위의 열팽창 계수가 모두 α(t) 로 동일하다는 가정에서 유도되었다. 파이프 부위 사이의 온도와 소재의 불일치에 기인하여 열팽창 계수가 다른 경우도 다룰 수 있는 더 일반적인 수학식 5, 6, 7, 8 및 9 는 다음과 같다. 수학식에서, 각각의 파이프 부위에서 열팽창 계수는, 예를 들어, 도 5 에 나타낸 직립형 파이프 (5) 의 크기 L1 에서는 α( L1 , t) 이다.
벨로우즈가 온도와 소재가 서로 다를 때, 벨로우즈의 이동이 동일할 때 벨로우즈의 스프링 반작용력이 동일하다는 이론은 성립되지 않았다. 그러므로, 각각의 온도에서의 벨로우즈의 스프링 상수와 벨로우즈 자체의 열팽창에 의해 발생한 스프링 반작용력의 증가를 반드시 고려해야 한다. 이러한 이유로, 벨로우즈 (4) 와 벨로우즈 (8) 가 스프링 반작용력에서 같아질 때의 조건은 다음의 수학식 7 에 의해 제시될 수 있다.When the bellows differ in temperature and material, the theory that the spring reaction force of the bellows is the same when the bellows movement is the same has not been established. Therefore, the spring constant of the bellows at each temperature and the increase in the spring reaction force caused by the thermal expansion of the bellows itself must be taken into account. For this reason, the condition when the
수학식 7 에서, 조절력 (adjustment force) F 가 장비 노즐에서 보이는 타이로드 지지 플랜지 (10) 의 방향 (도 1 의 상향) 이 양으로 설정된다. 벨로우즈 (4) 와 벨로우즈 (8) 의 스프링 반작용력이 평형을 이뤄 완전히 동일할 때, 조절력 F 는 0 (zero) 이다. 평형이 깨지고, 스프링 반작용력이 마찰력이나 행거 (hanger) 의 저항을 고려함에 의해 평형을 이룰 때, 그 값이 사용된다.In equation (7), the direction of the tie rod support flange 10 (upward in FIG. 1) in which the adjustment force F is seen at the equipment nozzle is set to a positive amount. When the spring reaction forces of the
ΔLB2 가 수학식 6 과 수학식 7 로부터 삭제될 때, 다음의 수학식 8 이 얻어진다.When ΔLB2 is deleted from equations (6) and (7), the following equation (8) is obtained.
ΔLB1 이 수학식 8 과 수학식 5 로부터 삭제되고, LT3 이 좌변에 남을 때, 다음의 수학식 9 가 얻어진다.When DELTA LB1 is deleted from equations (8) and (5), and LT3 remains on the left side, the following equation (9) is obtained.
(다른 실시예)(Another embodiment)
도 1 에 나타낸 파이핑 시스템은 메인 파이프 벨로우즈 (4) 와 압력 밸런스형 벨로우즈 (8) 가 수직 직선상에 위치하도록 구성되고, 파이프는 장비 노즐 (6) 로부터 연장하며, 수평 방향으로 구부리기 위해 엘보 파이프 (1) 에서 구부러진다. 그러나, 파이프는 구부러짐 없이 수직 방향으로 곧게 연장할 수 있다. 도 2 와 도 3 은 수직 방향으로 곧게 구성된 파이핑 시스템을 나타낸다. 도 1 에서 나타낸 구성 요소들과 동일한 기능의 도 2 와 도 3 의 구성 요소들은 동일한 참조 부호로 표시되었다.The piping system shown in FIG. 1 is configured such that the main pipe bellows 4 and the pressure
도 2 를 참조하여, 수직 방향 (도 2 에 나타낸 수직 방향) 으로 배치된 직립형 파이프 (21) 는 주입 말단 (2) 과 배출 말단 (3) 을 갖는다. 직립형 파이프 (21) 의 배출 말단 (3) 은 수직 방향으로 연장하는 파이프에 연결된다. 직립형 파이프 (21) 의 주입 말단 (2) 은 벨로우즈 (메인 파이프 벨로우즈, 4) 를 통해 직립형 파이프 (5) 에 연결된다. 직립형 파이프 (5) 는 장비 노즐 (6) 에 연결된다. 직립형 파이프 (21) 의 상부 표면에, 직립형 파이프 (21) 의 연장 방향에 수직 방향으로 연장하기 위해 직립형 파이프 (7) 가 용접된다. 직립형 파이프 (7) 가 직립형 파이프 (21) 의 내부와 연통한다. 직립형 파이프 (9) 는 벨로우즈 (4) 와 직경이 동일한 벨로우즈 (압력 밸런스형 벨로우즈, 8) 를 통해 직립형 파이프 (21) 맞은편의 직립형 파이프 (7) 의 단부에 연결된다. 직립형 파이프 (5, 9) 는 각각 타이로드 지지 플랜지 (10, 11) 를 포함한다. 동일 간격으로 배열된 복수의 타이로드 (12A) 이 타이로드 지지 플랜지 (10) 에 연결되고, 동일 간격으로 배열된 복수의 타이로드 (12B) 이 타이로드 지지 플랜지 (11) 에 연결된다. 타이로드 (12A) 과 타이로드 (12B) 은 상호 직각 방향으로 연장하고, 직립형 파이프 (21) 에 배치된 타이 플레이트 (22) 에 부착된 샤프트에 끼워진 캠 플레이트 (25) 에 연결된다. 그러므로, 벨로우즈 (메인 파이프 벨로우즈, 4) 와 벨로우즈 (압력 밸런스형 벨로우즈, 8) 가 직선상에 있지 않더라도, 그의 내부 압력 추력은 평형을 이룰 수 있다. 열적으로 팽창하는 직립형 파이프 (21) 와 열적으로 팽창하지 않는 타이로드 (12A) 사이의 크기의 차이는 회전하는 캠 플레이트 (25) 에 의해 타이로드 지지 플랜지 (11) 에 전달될 수 있다. 그러나, 타이 플레이트 (22) 는 직립형 파이프 (21) 에 고정되고, 내부 압력에 의해 생성되는 내부 압력 추력의 방향을 변경하는 힘을 받기에 충분할만큼 강해야 한다. 수학식 2, 3, 및 4 의 적용을 유지하기 위해, 타이 플레이트 (22) 는 직립형 파이프 (21) 의 온도에 대해 열팽창을 억제하기 위해 단열처리 되고, LT02 의 길이가 변동되지 않고 유지되어야 한다.Referring to FIG. 2, the
벨로우즈 (4) 에 가까운 직립형 파이프 (21) 의 직립형 파이프 부위는 앵커 (13) 에 연결된다. 이 연결 부위는 어떤 외부 힘에도 움직이지 않는 장소로 설정된다 (고정점). 도 1 에 나타낸 예시처럼, 앵커 (13) 는 장비 (14) 가 설치된 콘크리트 기반에 직접적으로 고정된 형강 구조에 의해 고정된다.The upright pipe portion of the
그러므로, 파이핑 시스템에서, 도 1 에 나타낸 예시처럼, 벨로우즈의 스프링 반작용력은 파이프 부위의 크기 조절에 의해 상쇄될 수 있다.Therefore, in the piping system, as in the example shown in FIG. 1, the spring reaction force of the bellows can be canceled by adjusting the size of the pipe portion.
도 2 에 나타낸 예시에서, 수학식 4 의 크기 LT3 는 LT31 + LT32 에 대응한다: LT31 은 고정점 (앵커 (13)) 으로부터 타이 플레이트 (22) 의 회전 축선 (캠 플레이트 (25) 의 중심) 까지의 파이프 부위의 길이 [밀리미터] 이고, LT32 는 제 2 벨로우즈 (8) 에 가까운 타이 플레이트 (22) 의 회전 축선 (25) 의 하나 (도 2 에 나타낸 왼쪽 캠 플레이트 (25) 의 중심) 로부터 제 2 벨로우즈와 제 2 파이프 부재 (7) 의 연결 말단까지의 길이 [밀리미터] 이다. 다시 말해, 크기 LT31 과 크기 LT32 는 수학식 4 의 우변 (2?D1/α(t) + 2?L1 + LT1 + LT2 - LT4) 의 계산 결과를 적절하게 나누는 것에 의해 결정될 수 있다. 결정된 크기의 LT31 및 LT32 를 사용하여 도 2 에 나타낸 파이핑 시스템을 구성하는 것에 의해, 온도 변화에 의해 발생된 장비 노즐 (6) 의 열팽창에 기인한 이동 (오직 수직 방향만) 에 대해, 장비 노즐 (6) 의 움직임이 상쇄될 수 있고, 벨로우즈 (4) 의 스프링 반작용력이 동시에 상쇄될 수 있다. 이 파이핑 시스템은 또한 압력 밸런스형의 벨로우즈형 신축 조인트 구조를 갖고, 그러므로 내부 압력에 의해 생성된 내부 압력 추력이 상쇄될 수 있다. 결과적으로, 파이핑 시스템으로부터 장비 노즐로 가해지는 외부힘이 가능한 많이 경감될 수 있다.In the example shown in FIG. 2, the magnitude LT3 of
파이핑 시스템의 온도 분포가 균일하고 벨로우즈 (4) 와 벨로우즈 (8) 의 스프링 상수가 서로 동일할 때, LT31 의 크기는 다음의 수학식 10 에 의해 계산된다.When the temperature distribution of the piping system is uniform and the spring constants of the
파이프 부위가 온도 또는 소재가 동일하지 않고 열팽창 계수가 다를 때, LT31 의 크기는 다음의 수학식 11 에 의해 계산된다 (수학식 6 의 α( LT3t , t)?LT3 를 α( LT31 , t)?LT31 + α( LT32 , t)?LT32 로 교체하는 것에 의해 계산된다).When the pipe portion temperature or material that has a thermal expansion coefficient different from the not the same, the size of the LT31 is calculated by the following equation (11) for (
파이프가 수직 방향으로 똑바로 연장하는 다른 예시는 도 3 에 나타낸 복수의 압력 밸런스형 벨로우즈를 포함하는 파이핑 시스템이다.Another example of a pipe extending straight in the vertical direction is a piping system comprising a plurality of pressure balanced bellows shown in FIG. 3.
풀리와 체인이 캠 플레이트 (25) 와 타이로드 (12A, 12B) 대신에 사용될 수 있다. 모든 타이로드는 체인으로 대체될 수 있거나, 또는 일부 타이로드가 체인으로 대체될 수 있다.Pulleys and chains may be used in place of the
도 3 을 참조하여, 직립형 파이프 (21) 의 상부 표면에, 지지 플레이트 (23) 가 직립형 파이프 (21) 의 연장 방향에 수직 방향으로 연장하도록 용접된다. 두 개의 파이프 (7) 가 지지 플레이트 (23) 의 상부 표면에 고정되고, 직립형 파이프 (21) 를 평행하게 샌드위칭 (sandwiching) 하게 배열된다. 각각의 직립형 파이프 (7) 는 각각의 전도체 (24) 를 통해 직립형 파이프 (7) 내부와 연통한다.With reference to FIG. 3, the
직립형 파이프 (9) 는 단면적 (즉, 동일한 내부 압력 반작용력) 이 동일하고 직립형 파이프 (21) 의 양측의 두 개의 장소의 합에서 벨로우즈 (4) 에 작용하는 벨로우즈 스프링 반작용력이 동일한 벨로우즈 (압력 밸런스형 벨로우즈, 8) 를 통해 지지 플레이트 (23) 맞은편의 각각의 파이프 (7) 의 단부에 연결된다. 더 나은 이해를 위해 더 구체적으로 기술하자면, 단일 벨로우즈 (8) 는 벨로우즈 (4) 의 단면적보다 1/2 배 큰 단면적을 갖고, 따라서 그 직경은 1/√2 배 크다 (실질적인 벨로우즈 직경 : 벨로우즈의 하부와 정점 사이의 중간 직경). 벨로우즈 단면 형상이 유사할 때 스프링 상수는 이 직경에 비례하여 거의 1√2 배 크다. 따라서, 벨로우즈의 하단-정점 높이가 커지도록 조절하는 것과 벨로우즈 (4) 의 스프링 상수보다 1/2 배 크도록 스프링 상수를 설정하는 것에 의해, 두 개의 장소에서 벨로우즈 (8) 에 의해 벨로우즈 (4) 와 평형이 유지될 수 있다. 직립형 파이프 (5, 9) 는 각각 타이로드 지지 플랜지 (10, 11) 를 포함한다. 두 개의 타이로드 지지 플랜지 (10, 11) 는 동일한 간격과 동일한 길이로 배열된 복수의 타이로드 (12) 에 의해 서로 연결된다. 벨로우즈 (4) 에 가까운 직립형 파이프 (21) 의 직립형 파이프 부위는 앵커 (13) 에 연결된다. 이 연결 부위는 어떤 외부 힘에 의해 움직이지 않는 장소 (고정점) 로 설정된다. 도 1 에 나타낸 예시처럼, 앵커 (13) 는 장비 (14) 가 설치된 콘크리트 기반에 직접적으로 고정된 형강 구조에 의해 고정된다.The
그러므로, 파이핑 시스템에서, 수학식 10 및 수학식 11 을 사용하는 것에 의해, 파이프 부위의 크기를 조절하는 것에 의해 벨로우즈의 스프링 반작용력이 상쇄될 수 있다. 이 파이핑 시스템에서, 도 2 에 나타낸 것과 유사한 링크형 캠 플레이트가 없고, 따라서 마찰력과 저항이 더 경감된다.Therefore, in the piping system, by using
그러나, 도 3 에서, 직립형 파이프 (21) 보다 구경이 상대적으로 작은 전도체 (24) 를 통해 직립형 파이프 (7, 9) 와 연통되고, 구조가 직립형 파이프 (7, 9) 를 지나서 폐쇄된다. 그러므로, 내부 유체의 흐름이 이곳에서 멈춘다. 직립형 파이프 (21) 로부터 파이프 부재를 통해 전도된 열의 흐름 구조는 도 1 및 도 2 에 나타낸 것보다 작고, 그러므로 직립형 파이프 (7, 9) 와 직립형 파이프 (21) 사이의 온도를 동일하게 유지하기가 어렵다. 이것은 직립형 파이프 (21) 의 열팽창 계수와 다른 열팽창 계수 α(t) 의 값을 사용하는 것을 필요로 한다. 예를 들어, 직립형 파이프 (7, 9) 와 벨로우즈 (8) 의 온도가 증가하지 않을 때, 열팽창이 없고, α( LT32 , t), α( LB2 , t) 및 α( LT4 , t) 이 수학식 11 에서 0 이 된다. 이에 따라 수학식이 간단해지고, LT31 의 크기는 다음의 수학식 12 에 의해 계산된다.However, in FIG. 3, it communicates with the
직립형 파이프 (5, 21) 가 온도, 소재, 및 열팽창 계수가 동일할 때, α( L1 , t), α( LT1 , t), α( LT2 , t), 및 α( LT31 , t) 가 동일하다. 그러므로, 대표적으로 α( L1 , t) 를 사용함에 의해, LT31 의 크기가 다음의 수학식 13 에 의해 계산된다.When the
도 1 ~ 도 3 이 어떤 행거 지지부 (hanger support) 도 나타내지 않으면서, 예를 들어, 도 1 에서 벨로우즈 (4) 아래에 위치한 직립형 파이프 (5) 와 타이로드 지지 플랜지 (10), 압력 밸런스형 벨로우즈 (8) 위에 위치한 직립형 파이프 (9) 와 타이로드 지지 플랜지 (11), 및 타이로드 (12) 의 무게는 스프링 지지 (또는 움직임에 의해 발생한 하중 변동이 더 작은 일정한 스프링 행거) 에 의해 리프트되야 한다. 파이핑 시스템은 수평 파이프로 사용될 때 파이프 높이 중심에서 지지되어야 한다. 이 경우에 마찰력과 작동 저항이 가능한 많이 경감되어야 한다. 이러한 파이프 서포트는 간략하게 하기 위해 나타내지 않았다.1 to 3 show no hanger support, for example, an
이러한 일정한 스프링 행거의 설치는 일정한 스프링 행거의 초기 하중 검사를 필요로 한다. 그러나, 본 발명에 따라, 벨로우즈 (4) 위의 파이프 부재는 움직이지 않도록 앵커 (13) 에 의해 고정된다. 그러므로, 장비 노즐 (6) 에서 하중을 경감시키기 위해 일정한 스프링 행거에 의해 리프트되는 하중은 타이로드 (12) 과 타이로드에 의해 연결된 파이프 부재로 국한된다. 엘보 파이프 (1) 와 직립형 파이프 (12) 와 같은 메인 파이프와 메인 파이프에 연결된 파이프의 하중은 앵커 (13) 에 의해 지지된다. 따라서 하중은, 일정한 스프링 행거가 종래 유형의 파이핑 시스템의 전체 파이핑 시스템의 대부분을 들 때의 하중보다 훨씬 더 경감되고, 일정한 스프링 행거의 초기 하중은 훨씬 경감될 수 있다. 결과적으로, 파이프 하중 증가에 의해 파이프의 구경이 더 커질 때에도, 장비 노즐에 걸리는 하중은 종래 파이핑 시스템보다 훨씬 더 경감될 수 있다.The installation of such constant spring hangers requires an initial load inspection of the constant spring hangers. However, according to the invention, the pipe member on the
본 발명의 전형적인 실시예는 동반되는 도면을 참조해 기술되었다. 그러나, 본 발명은 나타낸대로 수직으로 (수직 방향으로) 연장하는 장비 노즐 (6) 내에 연결되는 파이핑 시스템에만 오로지 국한되지 않는다. 본 발명의 파이핑 시스템은 장비 노즐의 연장 방향에 적용될 수 있다.Exemplary embodiments of the invention have been described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to piping systems connected in the
본 발명의 바람직한 실시예가 특정 용어를 사용하여 기술되는 동안, 이런 기술은 오직 실례의 목적을 위한 것이고, 변경 (change) 과 변형 (variation) 이 다음의 청구항의 범위 또는 정신에서 벗어나지 않고 만들어질 수 있다고 이해된다.While the preferred embodiments of the present invention have been described using specific terms, such techniques are for illustrative purposes only, and it is to be understood that changes and variations may be made without departing from the scope or spirit of the following claims. I understand.
1 엘보 파이프 (elbow pipe) (청구항에 기재된 메인 파이프)
2 주입 말단 (input terminal)
3 배출 말단 (discharge terminal)
4 벨로우즈 (bellows) (청구항에 기술된 제 1 벨로우즈)
5 직립형 파이프 (straight pipe) (청구항에 기술된 제 1 파이핑 부재)
6 장비 노즐 (equipment nozzle)
7 직립형 파이프 (청구항에 기술된 제 2 파이핑 부재)
8 압력 밸런스형 벨로우즈 (pressure balanced type bellows) (청구항에 기술된 제 2 벨로우즈)
9 직립형 파이프 (청구항에서 기술된 제 3 파이핑 부재)
10, 11 타이로드 지지 플랜지 (tie rod support flange) (청구항에 기술된 타이로드 지지 부재)
12, 12A, 12B 타이로드 (tie rod)
13 앵커 (anchor) (고정점)
14 장비 (equipment)
15 장비 고정점 (equipment fixed point)
21 직립형 파이프 (청구항에 기술된 메인 파이프)
22 링크형 타이 플레이트 (link type tie plate) (청구항에 기술된 링크)
23 지지 플레이트 (support plate)
24 전도체 (conductor) (청구항에 기술된 제 2 파이핑 부재)
25 캠 플레이트 (cam plate)1 elbow pipe (main pipe described in claim)
2 input terminal
3 discharge terminal
4 bellows (first bellows as set forth in claim)
5 straight pipe (first piping member described in claim)
6 equipment nozzle
7 upright pipe (second piping member described in claim)
8 pressure balanced type bellows (second bellow as described in claim)
9 upright pipe (third piping member described in claim)
10, 11 tie rod support flange (tie rod support member described in claim)
12, 12A, 12B tie rod
13 anchor (fixed point)
14 equipment
15 equipment fixed point
21 Upright pipe (main pipe as described in claim)
22 link type tie plate (link described in claim)
23 support plate
24 conductor (second piping member described in claim)
25 cam plate
Claims (9)
장비의 장비 노즐 안에 연결된 벨로우즈형 신축 조인트 (bellows type expansion joint);
메인 파이프;
장비로부터 연장된 장비 노즐에 연결되고, 제 1 벨로우즈를 통해 메인 파이프의 한쪽 단부에 연결된 제 1 파이프 부재;
한쪽 단부가 메인 파이프의 측면 부분에 연결된 제 2 파이프 부재;
제 2 벨로우즈를 통해 제 2 파이프 부재의 다른 한쪽 단부에 연결된 제 3 파이프 부재;
제 1 파이프 부재의 외부 주위에 고정된 제 1 타이로드 지지 부재 (플랜지);
제 3 파이프 부재의 외부 주위에 고정된 제 2 타이로드 지지 부재 (플랜지);
제 1 타이로드 지지 부재와 제 2 타이로드 지지 부재 사이에 일정 간격을 유지하는 타이로드; 및
제 1 벨로우즈 근처의 메인 파이프 부위를 고정점으로 설정하도록 배치된 앵커를 포함하고,
제 1 타이로드 지지 부재와 제 2 타이로드 지지 부재 사이의 파이프 부재의 길이가 결정되어서 제 1 벨로우즈가 장비 노즐의 열팽창 (thermal expansion), 제 1 파이프 부재의 열팽창, 및 앵커보다 장비 노즐에 더 가까운 메인 파이프의 파이프 부재의 열팽창에 의해 수축하고, 제 2 벨로우즈가 제 1 및 제 2 타이로드 지지 부재 사이의 모든 파이프 부재의 열팽창에 의해 수축하여 제 1 벨로우즈와 동일하게 이동 (수축량) 되는 파이핑 시스템.Piping system,
Bellows type expansion joints connected to the equipment nozzles of the equipment;
Main pipe;
A first pipe member connected to an equipment nozzle extending from the equipment and connected to one end of the main pipe through a first bellows;
A second pipe member, one end of which is connected to the side portion of the main pipe;
A third pipe member connected to the other end of the second pipe member through a second bellows;
A first tie rod support member (flange) fixed around the outside of the first pipe member;
A second tie rod support member (flange) fixed around the outside of the third pipe member;
A tie rod for maintaining a predetermined distance between the first tie rod support member and the second tie rod support member; And
An anchor disposed to set the main pipe portion near the first bellows as a fixed point,
The length of the pipe member between the first tie rod support member and the second tie rod support member is determined such that the first bellows is closer to the equipment nozzle than the thermal expansion of the equipment nozzle, the thermal expansion of the first pipe member, and the anchor. A piping system which contracts by thermal expansion of a pipe member of a main pipe, and the second bellows is contracted by thermal expansion of all pipe members between the first and second tie rod support members to move (shrinkage) in the same manner as the first bellows.
다음의 식
여기서,
D1 : 장비 노즐의 온도 변화에 의해 발생한 이동량 [밀리미터],
L1 : 장비 노즐과의 연결 말단으로부터 제 1 타이로드 지지 부재까지의 제 1 파이프 부재 부위의 길이 [밀리미터],
α( L1 , t) : 장비 노즐과의 연결 말단으로부터 제 1 타이로드 지지 부재까지의 제 1 파이프 부재 부위의 특정 온도로의 상온의 온도 변화시의 열 팽창 계수,
LT1 : 장비 노즐 측 맞은편의 제 1 타이로드 지지 부재의 단부로부터 제 1 벨로우즈까지의 제 1 파이프 부재 부위의 길이 [밀리미터],
α( LT1 , t) : 장비 노즐 측 맞은편의 제 1 타이로드 지지 부재의 단부로부터 제 1 벨로우즈까지의 제 1 파이프 부재 부위의 특정 온도로의 상온의 온도 변화시의 열 팽창 계수,
LT2 : 제 1 벨로우즈와 메인 파이프의 연결 말단으로부터 앵커까지의 메인 파이프의 파이프 부위의 길이 [밀리미터],
α( LT2 , t) : 제 1 벨로우즈와 메인 파이프의 연결 말단으로부터 앵커까지의 메인 파이프의 파이프 부위의 특정 온도로의 상온의 온도 변화시의 열 팽창 계수,
LT3 : 앵커로부터 제 2 벨로우즈까지의 파이프 부위의 길이 [밀리미터],
α( LT3 , t) : 앵커로부터 제 2 벨로우즈까지의 파이프 부위의 특정 온도로의 상온의 온도 변화시의 열 팽창 계수,
LT4 : 제 2 벨로우즈와 제 3 파이프 부재의 연결 말단으로부터 장비 노즐 측의 제 2 타이로드 지지 부재의 단부까지의 제 3 파이프 부재 부위의 길이 [밀리미터],
α( LT4 , t) : 제 2 벨로우즈와 제 3 파이프 부재의 연결 말단으로부터 장비 노즐 측의 제 2 타이로드 지지 부재의 단부까지의 제 3 파이프 부재 부위의 특정 온도로의 상온의 온도 변화시의 열 팽창 계수,
k(B1, t) : 제 1 벨로우즈의 특정 온도에서 스프링 상수 [N/mm],
k(B2, t) : 제 2 벨로우즈의 특정 온도에서 스프링 상수 [N/mm], 및
F[N] : 파이핑 시스템의 리프팅 (lifting) 을 위한 조정력 (adjustment force)
을 만족시키는 파이핑 시스템.The method of claim 1,
Expression
here,
D1: amount of movement [mm] caused by the temperature change of the equipment nozzle,
L1: length of the first pipe member portion from the connection end with the equipment nozzle to the first tie rod support member [mm],
α ( L1 , t) : coefficient of thermal expansion when the temperature changes from room temperature to the specified temperature of the first pipe member portion from the connecting end with the equipment nozzle to the first tie rod support member,
LT1: length of the first pipe member portion from the end of the first tie rod support member opposite the equipment nozzle side to the first bellows [mm],
α ( LT1 , t) : coefficient of thermal expansion at the time of temperature change from the end of the first tie rod support member opposite the equipment nozzle side to the specific temperature of the first pipe member portion from the first bellows,
LT2: length of the pipe section of the main pipe from the connecting end of the first bellows and the main pipe to the anchor [mm],
α ( LT2 , t) : coefficient of thermal expansion at the time of temperature change from room temperature to a specific temperature of the pipe part of the main pipe from the connecting end of the first bellows and the main pipe to the anchor,
LT3: length of the pipe section from the anchor to the second bellows [mm],
α ( LT3 , t) : coefficient of thermal expansion at the time of temperature change from room temperature to a specific temperature of the pipe region from the anchor to the second bellows,
LT4: length of the third pipe member part from the connecting end of the second bellows and the third pipe member to the end of the second tie rod supporting member on the equipment nozzle side [mm],
α ( LT4 , t) : heat at the time of temperature change from the connecting end of the second bellows and the third pipe member to the specific temperature of the third pipe member portion from the end of the second tie rod support member on the equipment nozzle side Coefficient of expansion,
k (B1, t) : spring constant [N / mm], at a specific temperature of the first bellows,
k (B2, t) : spring constant [N / mm] at a specific temperature of the second bellows, and
F [N]: Adjustment force for lifting the piping system
Piping system to satisfy.
제 2 파이프 부재가 앵커의 장비 노즐 측의 맞은편의 메인 파이프의 측면 (side face) 에 연결되고, 메인 파이프의 연장 방향 (extending direction) 에 미리 결정된 각을 갖는 방향으로 연장하며, 타이로드가 타이 플레이트와 캠 플레이트의 사용에 의해 각을 가지면서 배열되는 파이핑 시스템.The method of claim 4, wherein
The second pipe member is connected to the side face of the main pipe opposite the equipment nozzle side of the anchor and extends in a direction having a predetermined angle in the extending direction of the main pipe, the tie rod being the tie plate. And piping systems arranged at an angle by use of a cam plate.
다음의 식
여기서,
D1 : 장비 노즐의 온도 변화에 의해 발생한 이동량 [밀리미터],
L1 : 장비 노즐과의 연결 말단으로부터 제 1 타이로드 지지 부재까지의 제 1 파이프 부재 부위의 길이 [밀리미터],
α( L1 , t) : 장비 노즐과의 연결 말단으로부터 제 1 타이로드 지지 부재까지의 제 1 파이프 부재 부위의 특정 온도로의 상온의 온도 변화시의 열 팽창 계수,
LT1 : 장비 노즐 측 맞은편의 제 1 타이로드 지지 부재의 단부로부터 제 1 벨로우즈까지의 제 1 파이프 부재 부위의 길이 [밀리미터],
α( LT1 , t) : 장비 노즐 측 맞은편의 제 1 타이로드 지지 부재의 단부로부터 제 1 벨로우즈까지의 제 1 파이프 부재 부위의 특정 온도로의 상온의 온도 변화시의 열 팽창 계수,
LT2 : 제 1 벨로우즈와 메인 파이프의 연결 말단으로부터 앵커까지의 메인 파이프의 파이프 부위의 길이 [밀리미터],
α( LT2 , t) : 제 1 벨로우즈와 메인 파이프의 연결 말단으로부터 앵커까지의 메인 파이프의 파이프 부위의 특정 온도로의 상온의 온도 변화시의 열 팽창 계수,
LT31 : 앵커로부터 타이 플레이트에 배치된 회전 축선까지의 파이프 부위로서, 앵커로부터 제 2 벨로우즈까지의 파이프 부위에 포함된 부위의 길이 [밀리미터],
α( LT31 , t) : 앵커로부터 타이 플레이트에 배치된 회전 축선까지의 파이프 부위로서, 앵커로부터 제 2 벨로우즈까지의 파이프 부위에 포함된 부위의 특정 온도로의 상온의 온도 변화시의 열 팽창 계수,
LT32 : 타이 플레이트에 배치되고, 제 2 벨로우즈에 가까운 회전 축선으로부터 제 2 파이프 부재와 제 2 벨로우즈의 연결 말단까지의 부위로서, 앵커로부터 제 2 벨로우즈까지의 파이프 부위에 포함된 부위의 길이 [밀리미터],
α( LT32 , t) : 타이 플레이트에 배치되고, 제 2 벨로우즈에 가까운 회전 축선으로부터 제 2 파이프 부재와 제 2 벨로우즈의 연결 말단까지의 부위로서, 앵커로부터 제 2 벨로우즈까지의 파이프 부위에 포함된 부위의 특정 온도로의 상온의 온도 변화시의 열 팽창 계수,
LT4 : 제 2 벨로우즈와 제 3 파이프 부재의 연결 말단으로부터 장비 노즐 측의 제 2 타이로드 지지 부재의 단부까지의 제 3 파이프 부재 부위의 길이 [밀리미터],
α( LT4 , t) : 제 2 벨로우즈와 제 3 파이프 부재의 연결 말단으로부터 장비 노즐 측의 제 2 타이로드 지지 부재의 단부까지의 제 3 파이프 부재 부위의 특정 온도로의 상온의 온도 변화시의 열 팽창 계수,
k(B1, t) : 제 1 벨로우즈의 특정 온도에서 스프링 상수 [N/mm],
k(B2, t) : 제 2 벨로우즈의 특정 온도에서 스프링 상수 [N/mm], 및
F[N] : 파이핑 시스템의 리프팅 (lifting) 을 위한 조정력 (adjustment force)
을 만족시키는 파이핑 시스템.The method of claim 5, wherein
Expression
here,
D1: amount of movement [mm] caused by the temperature change of the equipment nozzle,
L1: length of the first pipe member portion from the connection end with the equipment nozzle to the first tie rod support member [mm],
α ( L1 , t) : coefficient of thermal expansion when the temperature changes from room temperature to the specified temperature of the first pipe member portion from the connecting end with the equipment nozzle to the first tie rod support member,
LT1: length of the first pipe member portion from the end of the first tie rod support member opposite the equipment nozzle side to the first bellows [mm],
α ( LT1 , t) : coefficient of thermal expansion at the time of temperature change from the end of the first tie rod support member opposite the equipment nozzle side to the specific temperature of the first pipe member portion from the first bellows,
LT2: length of the pipe section of the main pipe from the connecting end of the first bellows and the main pipe to the anchor [mm],
α ( LT2 , t) : coefficient of thermal expansion at the time of temperature change from room temperature to a specific temperature of the pipe part of the main pipe from the connecting end of the first bellows and the main pipe to the anchor,
LT31: pipe portion from the anchor to the axis of rotation disposed on the tie plate, the length of the portion contained in the pipe portion from the anchor to the second bellows [mm],
α ( LT31 , t) : pipe portion from the anchor to the axis of rotation disposed on the tie plate, the coefficient of thermal expansion at the time of temperature change from the anchor to the specific temperature of the portion contained in the pipe portion from the anchor to the second bellows,
LT32: Length of the part contained in the pipe part from the anchor to the second bellows, as a part of the tie plate, located from the axis of rotation close to the second bellows to the connecting end of the second pipe member and the second bellows [mm] ,
α ( LT32 , t) : a portion disposed in the tie plate and a portion from the axis of rotation close to the second bellows to the connecting end of the second pipe member and the second bellows, the portion contained in the pipe portion from the anchor to the second bellows. Coefficient of thermal expansion when the temperature changes from room temperature to a specific temperature of
LT4: length of the third pipe member part from the connecting end of the second bellows and the third pipe member to the end of the second tie rod supporting member on the equipment nozzle side [mm],
α ( LT4 , t) : heat at the time of temperature change from the connecting end of the second bellows and the third pipe member to the specific temperature of the third pipe member portion from the end of the second tie rod support member on the equipment nozzle side Coefficient of expansion,
k (B1, t) : spring constant [N / mm], at a specific temperature of the first bellows,
k (B2, t) : spring constant [N / mm] at a specific temperature of the second bellows, and
F [N]: Adjustment force for lifting the piping system
Piping system to satisfy.
상기 제 2 파이프 부재의 한쪽 단부가 장비 노즐 측의 맞은편의 지지 플레이트의 측에 연결되고, 적어도 두 개의 상기 제 2 파이프 부재가 메인 파이프 내에 서로 평행하게 배열되며, 제 2 벨로우즈의 유효 직경 (effective diameter) 에서의 총 면적이 제 1 벨로우즈의 유효 직경에서의 면적과 동일한 파이핑 시스템.5. The apparatus of claim 4, further comprising a support plate fixed to the side of the main pipe and extending in a direction perpendicular to the extension direction of the main pipe,
One end of the second pipe member is connected to the side of the support plate opposite the equipment nozzle side, at least two of the second pipe members are arranged parallel to each other in the main pipe, and the effective diameter of the second bellows Piping system equal to the area at the effective diameter of the first bellows.
다음의 식
여기서,
D1 : 장비 노즐의 온도 변화에 의해 발생한 이동량 [밀리미터],
L1 : 장비 노즐과의 연결 말단으로부터 제 1 타이로드 지지 부재까지의 제 1 파이프 부재 부위의 길이 [밀리미터],
α( L1 , t) : 장비 노즐과의 연결 말단으로부터 제 1 타이로드 지지 부재까지의 제 1 파이프 부재 부위의 특정 온도로의 상온의 온도 변화시의 열 팽창 계수,
LT1 : 장비 노즐 측 맞은편의 제 1 타이로드 지지 부재의 단부로부터 제 1 벨로우즈까지의 제 1 파이프 부재 부위의 길이 [밀리미터],
α( LT1 , t) : 장비 노즐 측 맞은편의 제 1 타이로드 지지 부재의 단부로부터 제 1 벨로우즈까지의 제 1 파이프 부재 부위의 특정 온도로의 상온의 온도 변화시의 열 팽창 계수,
LT2 : 제 1 벨로우즈와 메인 파이프의 연결 말단으로부터 앵커까지의 메인 파이프의 파이프 부위의 길이 [밀리미터],
α( LT2 , t) : 제 1 벨로우즈와 메인 파이프의 연결 말단으로부터 앵커까지의 메인 파이프의 파이프 부위의 특정 온도로의 상온의 온도 변화시의 열 팽창 계수,
LT31 : 앵커로부터 제 2 파이프 부재를 메인 파이프에 고정시키기 위한 지지 부재까지의 부위로서, 앵커로부터 제 2 벨로우즈까지의 파이프 부위에 포함된 부위의 길이 [밀리미터],
α( LT31 , t) : 앵커로부터 제 2 파이프 부재를 메인 파이프에 고정시키기 위한 지지 부재까지의 부위로서, 앵커로부터 제 2 벨로우즈까지의 파이프 부위에 포함된 부위의 특정 온도로의 상온의 온도 변화시의 열 팽창 계수,
LT32 : 제 2 파이프 부재를 메인 파이프에 고정시키기 위한 지지 부재로부터 제 2 벨로우즈까지의 부위로서, 앵커로부터 제 2 벨로우즈까지의 파이프 부위에 포함된 부위의 길이 [밀리미터],
α( LT32 , t) : 제 2 파이프 부재를 메인 파이프에 고정시키기 위한 지지 부재로부터 제 2 벨로우즈까지의 부위로서, 앵커로부터 제 2 벨로우즈까지의 파이프 부위에 포함된 부위의 특정 온도로의 상온의 온도 변화시의 열 팽창 계수,
LT4 : 제 2 벨로우즈와 제 3 파이프 부재의 연결 말단으로부터 장비 노즐 측의 제 2 타이로드 지지 부재의 단부까지의 제 3 파이프 부재 부위의 길이 [밀리미터],
α( LT4 , t) : 제 2 벨로우즈와 제 3 파이프 부재의 연결 말단으로부터 장비 노즐 측의 제 2 타이로드 지지 부재의 단부까지의 제 3 파이프 부재의 특정 온도로의 상온의 온도 변화시의 열 팽창 계수,
k(B1, t) : 제 1 벨로우즈의 특정 온도에서 스프링 상수 [N/mm],
k(B2, t) : 제 2 벨로우즈의 특정 온도에서 스프링 상수 [N/mm], 및
F[N] : 파이핑 시스템의 리프팅 (lifting) 을 위한 조정력 (adjustment force)
을 만족시키는 파이핑 시스템.
The method of claim 8,
Expression
here,
D1: amount of movement [mm] caused by the temperature change of the equipment nozzle,
L1: length of the first pipe member portion from the connection end with the equipment nozzle to the first tie rod support member [mm],
α ( L1 , t) : coefficient of thermal expansion when the temperature changes from room temperature to the specified temperature of the first pipe member portion from the connecting end with the equipment nozzle to the first tie rod support member,
LT1: length of the first pipe member portion from the end of the first tie rod support member opposite the equipment nozzle side to the first bellows [mm],
α ( LT1 , t) : coefficient of thermal expansion at the time of temperature change from the end of the first tie rod support member opposite the equipment nozzle side to the specific temperature of the first pipe member portion from the first bellows,
LT2: length of the pipe section of the main pipe from the connecting end of the first bellows and the main pipe to the anchor [mm],
α ( LT2 , t) : coefficient of thermal expansion at the time of temperature change from room temperature to a specific temperature of the pipe part of the main pipe from the connecting end of the first bellows and the main pipe to the anchor,
LT31: the portion from the anchor to the support member for fixing the second pipe member to the main pipe, the length of the portion contained in the pipe portion from the anchor to the second bellows [mm],
α ( LT31 , t) : the portion from the anchor to the support member for fixing the second pipe member to the main pipe, wherein the temperature change of the ambient temperature from the anchor to the specific temperature of the portion contained in the pipe portion from the second bellows Thermal expansion coefficient,
LT32: length from the support member to the second bellows for securing the second pipe member to the main pipe, the length of the portion contained in the pipe portion from the anchor to the second bellows [mm],
α ( LT32 , t) : the temperature from the support member to the second bellows for fixing the second pipe member to the main pipe, and the temperature at room temperature to a specific temperature of the portion contained in the pipe portion from the anchor to the second bellows. Coefficient of thermal expansion at change,
LT4: length of the third pipe member part from the connecting end of the second bellows and the third pipe member to the end of the second tie rod supporting member on the equipment nozzle side [mm],
α ( LT4 , t) : thermal expansion at normal temperature change from the connecting end of the second bellows and the third pipe member to the specific temperature of the third pipe member from the end of the second tie rod support member on the equipment nozzle side Coefficient,
k (B1, t) : spring constant [N / mm], at a specific temperature of the first bellows,
k (B2, t) : spring constant [N / mm] at a specific temperature of the second bellows, and
F [N]: Adjustment force for lifting the piping system
Piping system to satisfy.
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US2721746A (en) * | 1951-06-28 | 1955-10-25 | Chicago Metal Hose Corp | Turbulence preventing offset axial expansion joint |
GB773288A (en) * | 1955-08-30 | 1957-04-24 | Flexonics Corp | Improvements in axial expansion joints for pipes |
US2960354A (en) * | 1957-02-18 | 1960-11-15 | Gen Motors Corp | Pressure compensated flexible pipe |
US3198558A (en) * | 1963-04-29 | 1965-08-03 | John R Braden | Pressure balanced pivotal joint for piping systems |
DE1450409A1 (en) * | 1964-04-23 | 1969-05-22 | Siemens Ag | Compensator for pressure medium lines, especially air and gas lines with large diameters |
US3359016A (en) * | 1965-10-11 | 1967-12-19 | Ltv Aerospace Corp | Pressure balanced flexible joint |
US3659879A (en) * | 1970-07-16 | 1972-05-02 | Combustion Eng | Duct positioner for the control of thermal expansion |
JPS5624285A (en) * | 1979-07-31 | 1981-03-07 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Vacuum adiabatic piping |
US4265472A (en) | 1979-08-24 | 1981-05-05 | General Electric Company | Pipe elbow connection |
US4687639A (en) * | 1982-04-07 | 1987-08-18 | Phillips Petroleum Company | Apparatus for accommodating temperature and pressure variations in tubular conduits |
US4502714A (en) * | 1982-09-29 | 1985-03-05 | Cvi Incorporated | Vacuum spool piece and joint |
JPS61211585A (en) * | 1985-03-13 | 1986-09-19 | 石川島播磨重工業株式会社 | Method of absorbing thermal expansion of piping |
JPS6441565A (en) | 1987-08-07 | 1989-02-13 | Nec Corp | Power supply circuit for terminal equipment |
JPH0592591U (en) * | 1992-05-18 | 1993-12-17 | 馴一 片山 | Telescopic tube joint |
CN1090025A (en) * | 1993-01-08 | 1994-07-27 | 高百争 | Dead-pipe type straight pipe pressure-equalizing corrugated compensator |
JPH10141565A (en) | 1996-11-13 | 1998-05-29 | Tokyo Rasenkan Seisakusho:Kk | Bellows type expansion pipe joint |
JP3573702B2 (en) * | 2000-09-21 | 2004-10-06 | 株式会社Tozen | Telescopic fittings |
JP2003083487A (en) * | 2001-09-11 | 2003-03-19 | Showa Science Co Ltd | Vibration-resisting device |
DE10249739B4 (en) * | 2002-10-25 | 2004-11-11 | Alfred Liebig | Compensator for axial length compensation |
JP3907121B2 (en) * | 2004-02-26 | 2007-04-18 | 株式会社リガク | X-ray analyzer and passage device for X-ray analyzer |
JP2006037981A (en) * | 2004-07-22 | 2006-02-09 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Connection part of plastic pipe |
DE102005024414B3 (en) * | 2005-05-27 | 2007-01-11 | Airbus Deutschland Gmbh | Connecting piece for the articulated connection of a first and a second pipeline |
CN100478602C (en) * | 2007-12-05 | 2009-04-15 | 洛阳双瑞特种装备有限公司 | Composite bend pipe pressure balance flexibility connection pipe and design method for producing same |
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